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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine hochgenau einstellbare Lineargleitführung, die eine hochgenaue Einstellung der Positionen von einer oder mehreren Spanneinrichtungen auf einem Gleitführungshalter ermöglicht.
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Stand der Technik
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Eine herkömmliche Parallel-Lineargleitführung mit Spanneinrichtung, wie in den 1 und 2 gezeigt, weist eine Zahnstange 10 mit einer Reihe von Zähnen 101, ein ortsfestes Klemmbackenelement 20 mit einer Reihe von Zähnen 201 auf seiner Oberseite, mit einer Schräge 202 auf dessen einer Stirnseite und mit einer Spann- bzw. Klemmfläche 203 auf dessen gegenüberliegender Stirnseite, ein bewegliches Klemmbackenelement 30 mit einer Schräge 301 auf dessen einer Stirnseite und mit einer Spann- bzw. Klemmfläche 302 auf dessen gegenüberliegender Stirnseite sowie einen Keilblock 40 auf, der zwischen die Schräge 202 des ortsfesten Klemmbackenelements 20 und die Schräge 301 des beweglichen Klemmbackenelements 30 eingesetzt ist. Wenn der Klemmblock 40 nach unten gedrückt wird, wird das bewegliche Klemmbackenelement 30 entlang der Zahnstange 10 bewegt bzw. verstellt, um ein Werkstück 50 einzuspannen.
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Bei der vorgenannten herkömmlichen Auslegung kämmen die Zähne 101 der Zahnstange 10 mit den Zähnen 201 des ortsfesten Klemmbackenelements 20. Theoretisch müssen die Abstände zwischen den Zähnen 101 untereinander und zwischen den Zähnen 201 untereinander mit der selben Präzision vorgegeben werden. In der Praxis ist es jedoch schwierig, die Abstände der Zähne 101 und der Zähne 201 untereinander mit derselben Präzision zu fertigen. Wenn mehrere ortsfeste Klemmbackenelemente 20, bewegliche Klemmbackenelemente 30 und Keilblöcke 40 für eine Anwendung auf parallelen Zahnstangen 10 angeordnet und miteinander verkoppelt werden, wird zwangsläufig ein Koordinaten- bzw. Positionierungsfehler auftreten. Aufgrund der Beschränkung durch den minimalen Abstand der Zähne 101 und 201 untereinander (siehe Bezugszeichen P in der 2) ist jedoch eine hochgenaue Positionierung in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung nicht möglich. Dies stellt den Hauptnachteil der vorstehend ausgeführten herkömmlichen Auslegung dar. Außerdem setzt die herkömmliche Auslegung den Keilblock 40 dazu ein, um das bewegliche Klemmbackenelement 30 zu verstellen, um eine Klemmkraft zu erzeugen. Diese Klemmkraft ist vergleichsweise klein. Außerdem ist der Verstellbereich des beweglichen Klemmbackenelements 30 vergleichsweise kurz. Wie in der 1 gezeigt, muss während einer Anwendung außerdem ein Klotz 60 zu der Unterseite des Werkstücks 50 hinzu gegeben werden, weshalb es schwierig ist, das Werkstück 50 ausgeglichen zu positionieren. Wenn außerdem der Keilblock 40 mit einer Kraft beaufschlagt wird, um das bewegliche Klemmbackenelement 30 zu verstellen, kann das bewegliche Klemmbackenelement 30 verkippen. Wie in der 3 gezeigt, neigt dabei das Werkstück 50 dazu, ungleichmäßig vorgespannt zu werden, was die Bearbeitungsgenauigkeit des Werkstücks beeinträchtigt.
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DE 20 2007 000 826 U1 offenbart eine verstellbare Baugruppe für Kleinwerkzeugmaschinen, umfassend einen Gleitführungshalter in Gestalt eines Längsschlittenprofils
10, wie dort in der
1 gezeigt, der auf seiner Oberseite eine Schwalbenschwanz-Führungsschiene aufweist; einen Spanneinrichtungsgrundkörper, der eine untere Schwalbenschwanz-Führungsnut, die mit der Schwalbenschwanz-Führungsschiene des Längsschlittenprofil zusammenwirkt, einen oberen Aussparungsabschnitt in Gestalt von Schwalbenschwanzführungen auf der Oberseite des Spanneinrichtungsgrundkörpers, die sich quer zum Längsschlittenprofil erstreckt und zwei Gleitführungsschienen mit Unterbrechungen aufweist, die dort in der
4 dargestellt sind und auf zwei einander gegenüberliegenden Seitenflächen des oberen Aussparungsabschnitts vorgesehen sind; eine Gewindebolzenaufnahme, die gleitbeweglich in den oberen Aussparungsabschnitt des Spanneinrichtungsgrundkörpers eingesetzt ist und eine Gewindebohrung quer zum Längsschlittenprofil aufweist, die sich durch eine vordere und hintere Seitenfläche der Gewindebolzenaufnahme erstreckt; und einen Gewindebolzen, wie in dort in der
3 dargestellt, der in die Gewindebohrung der Gewindebolzenaufnahme eingeschraubt ist und darin drehbeweglich gelagert ist.
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Der Spanneinrichtungsgrundkörper weist jedoch keine Abstützplatte mit einer gestuften Durchgangsbohrung auf. Auch die Lagerung des Gewindebolzens erfolgt in anderer Weise. Ferner ist kein Anschlagring im Sinne der vorliegenden Anmeldung offenbart.
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US 4 898 371 offenbart insbesondere in der
2 eine Spanneinrichtung verwirklicht als Maschinen-Schraubstock, der in einem Spanneinrichtungsgrundkörper ausgebildet ist, umfassend: einen oberen Aussparungsabschnittabschnitt und zwei Gleitführungsschienen, die auf zwei einander gegenüberliegenden Seitenflächen des oberen Aussparungsabschnittsabschnitts vorgesehen sind; eine Gewindebolzenaufnahme, die gleitbeweglich in den oberen Aussparungsabschnitt des Spanneinrichtungsgrundkörpers eingesetzt ist, wobei die Gewindebolzenaufnahme eine Gewindebohrung aufweist, die durch dessen vordere und hintere Seitenfläche verläuft; einen Gewindebolzen, der in die Gewindebohrung der Gewindebolzenaufnahme in dem oberen Aussparungsabschnitt des Spanneinrichtungsgrundkörpers eingeschraubt ist und der drehbeweglich ist, um die Gewindebolzenaufnahme relativ zu dem Spanneinrichtungsgrundkörper zu bewegen; ein ortsfestes Klemmbackenelement, das an den Gleitführungsschienen des Spanneinrichtungsgrundkörpers an einem Ende befestigt ist; und ein bewegliches Klemmbackenelement, das auf die Gewindebolzenaufnahme aufgesetzt ist und mittels einer Madenschraube daran fixiert ist.
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Eine Abstützplatte mit einer gestuften Durchgangsbohrung ist jedoch nicht vorgesehen. Zwar weist der Gewindebolzen einen vorderen Gewindeabschnitt und einen hinteren Gewindeabschnitt auf. Der hintere Gewindeabschnitt ist jedoch nicht drehbeweglich in einer Durchgangsbohrung gelagert, sondern außerhalb des Spanneinrichtungsgrundkörpers angeordnet. Zwar weist der Gewindebolzen 30 zwischen den beiden Gewindeabschnitten einen Anschlagflansch auf, doch liegt dieser unmittelbar auf der Rückseite einer Durchgangsbohrung im vorderen Teil des Spanneinrichtungsgrundkörpers an. Dem Anschlagflansch schließt sich ein glattwandiger Abschnitt an, der mittels eines Kugellagers in der Durchgangsbohrung gelagert ist. Somit ist der zusätzliche Gewindeabschnitt nicht mit Hilfe eines Anschlagrings im Sinne der vorliegenden Anmeldung drehbeweglich gelagert.
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DE 102 01 251 A1 offenbart ein weiteres Spannsystem mit entlang einer Gleitführung verstellbaren Klemmbacken, die gestuft ausgebildet sind.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung ist im Hinblick auf die vorstehenden Umstände erfolgt.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine weiter verbesserte hochgenau einstellbare Lineargleitführung, insbesondere Parallel-Lineargleitführung, mit Spanneinrichtung bereitzustellen, die eine hochgenaue Einstellung der Position von mehreren Spanneinrichtungen auf einem Gleitführungshalter ermöglicht, wobei der Gleitführungshalter eine Schwalbenschwanz-Führungsschiene und der Spanneinrichtungsgrundkörper von jeder Spanneinrichtung eine Schwalbenschwanz-Führungsnut aufweist, um eine hochgenaue Klemmwirkung zu ermöglichen. insbesondere sollen mittels der hochgenau einstellbaren Lineargleitführung gemäß der vorliegenden Erfindung mit Hilfe eines vergleichsweise einfachen Aufbaus die vorgenannten Nachteile behoben sein, insbesondere geringe Klemmkraft des beweglichen Klemmbackenelements, kurzer Verstellweg des Klemmbackenelements und hohes Risiko eines Verkippens eines Klemmbackenelements.
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Diese Aufgaben werden durch eine hochgenau einstellbare Lineargleitführung nach Anspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der rückbezogenen Unteransprüche.
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Figurenübersicht
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Die Figuren zeigen:
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1 eine schematische Seitenansicht einer Parallel-Lineargleitführung mit Spanneinrichtung gemäß dem Stand der Technik;
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2 eine vergrößerte Teilansicht gemäß der 1, welche den Eingriff der Zähne der Zahnstange mit den Zähnen des ortsfesten Klemmbackenelements zeigt;
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3 eine schematische Darstellung der Vorrichtung gemäß der 1, die zeigt, wie das Werkstück verkippt ist;
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4 eine Explosionsdarstellung eines Gleitführungshalters und einer Spanneinrichtung einer Parallel-Lineargleitführung gemäß der vorliegenden Erfindung;
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5 eine Explosionsdarstellung gemäß der 4;
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6 eine perspektivische Draufsicht einer Spanneinrichtung der Parallel-Lineargleitführung gemäß der vorliegenden Erfindung;
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7 eine Schnittansicht einer Spanneinrichtung gemäß der 6;
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8 eine Draufsicht der Spanneinrichtung gemäß der 6;
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9 eine seitliche Frontansicht der Spanneinrichtung gemäß der 6;
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10 vergleichbar zur 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel des ortsfesten und des beweglichen Klemmbackenelements;
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11 eine Explosionsdarstellung eines Ausschnitts des Erfindungsgegenstands, die eine weitere Ausführungsform der Schwalbenschwanz-Führungsnut des Spanneinrichtungs-Grundkörpers zeigt;
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12 eine schematische Darstellung, die ein Anwendungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
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13 eine schematische Darstellung, die ein weiteres Anwendungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
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14 eine schematische Darstellung, die ein weiteres Anwendungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt; und
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15 eine schematische Darstellung, die ein vergleichsweise kleines Werkstück zeigt, das zwischen den Stufen des beweglichen Klemmbackenelements und des ortsfesten Klemmbackenelements eingespannt ist.
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Beschreibung der Ausführungsformen
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Anhand der 4 bis 15 wird eine hochgenau einstellbare Parallel-Lineargleitführung mit Spanneinrichtung, beispielsweise einem Schraubstock, gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben, die einen Gleitführungshalter 1, einen Spanneinrichtungsgrundkörper 2, eine Gewindebolzenaufnahme 3, einen Gewindebolzen 4, ein ortsfestes Klemmbackenelement 5 und ein bewegliches bzw. verstellbares Klemmbackenelement 6 aufweist.
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Der in den 4 und 5 gezeigte Gleitführungshalter 1 ist ein länglicher, rechteckförmiger Block mit einer Schwalbenschwanz-Führungsschiene 11 (oder auch Nut-Feder-Führungsschiene) auf dessen Oberseite und zwei Kopplungsnuten 12, die auf zwei einander gegenüberliegenden Seitenflächen des Gleitführungshalters 1 angeordnet sind und parallel zueinander verlaufen. Zwei abgewinkelte Druckklötze 13 greifen jeweils in die Kopplungsnuten 12 ein und sind auf einem Arbeitstisch oder einer anderen Arbeitsunterlage bzw. Vorrichtung befestigt, um die Position des Gleitführungshalters 1 zu fixieren.
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Der Spanneinrichtungsgrundkörper 2 weist gemäß den 4 bis 9 eine Schwalbenschwanz-Führungsnut 21 (oder auch Nut-Feder-Führungsnut) auf, die sich auf dessen Unterseite befindet und mit der Schwalbenschwanz-Führungsschiene 11 des Gleitführungshalters 1 zusammenwirkt. Die Erstreckungsrichtung der Schwalbenschwanz-Führungsnut 21 und die Erstreckungsrichtung des Gewindebolzens 4 können unter einem rechten Winkel zueinander stehen. Alternativ können die Erstreckungsrichtung der Schwalbenschwanz-Führungsnut 21 und die Erstreckungsrichtung des Gewindebolzens 4 parallel zueinander verlaufen (vgl. 11). Eine Keilleiste 24 ist an einer Seitenwand der Schwalbenschwanz-Führungsnut 21 angebracht, sodass die Schwalbenschwanz-Führungsnut 21 mit der Schwalbenschwanz-Führungsschiene zusammenwirken und auf dieser positioniert werden kann. Der Spanneinrichtungsgrundkörper 2 weist eine Mehrzahl von Gewindebohrungen 22, die jeweils ein Positionierungsmittel 23 aufnehmen, einen Aussparungsausschnitt 25 auf dessen Oberseite, zwei Gleitführungsnuten 27, die auf zwei einander gegenüberliegenden Seitenflächen in dem Aussparungsabschnitt 25 symmetrisch angeordnet sind, und zwei Gleitführungsschienen 26 auf, die auf einander gegenüberliegenden Seitenflächen oberhalb der Gleitführungsnuten 27 symmetrisch angeordnet sind. Jede Gleitführungsschiene 26 weist eine Positionierungsausnehmung 261 nahe einer Seitenfläche auf. Eine Abstützplatte 28 ist an einem Ende bzw. einer Stirnseite des Aussparungsabschnittes 25 des Spanneinrichtungsgrundkörpers 2 befestigt, mit einer gestuften Durchgangsbohrung 281 zur Aufnahme bzw. Abstützung des Gewindebolzens 4.
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Wie in den 4 und 5 gezeigt, handelt es sich bei der Gewindebolzenaufnahme 3 um einen Gleitblockkörper mit einer Gewindebohrung 31, die sich durch dessen vordere und hintere Seitenfläche erstreckt, mit einer Positionierungsnut 32, die sich auf dessen Oberseite befindet, mit einer Schmutzabdeckung 33, die für eine Abdeckung auf der Oberseite oberhalb der Positionierungsnut 32 sorgt, und mit zwei Gleitführungsschienen 34, die jeweils von zwei einander gegenüberliegenden Seitenwänden des Gleitführungsblocks vorstehen und jeweils mit den Gleitführungsnuten 27 in dem Aussparungsabschnitt 25 des Spanneinrichtungsgrundkörpers 1 zusammenwirken.
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Wie in den 4 und 5 gezeigt, ist der Gewindebolzen 4 durch die gestufte Durchgangsbohrung 281 der Abstützplatte 28 an einem Ende des Aussparungsabschnittes 25 des Spanneinrichtungsgrundkörpers 2 drehbeweglich eingeführt und in die Gewindebohrung 31 der Gewindebolzenaufnahme 3 eingeschraubt. Wenn der Gewindebolzen 4 gedreht wird, wird deshalb die Gewindebolzenaufnahme 3 dazu gezwungen, sich in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung entlang der Gleitführungsnuten 27 in dem Aussparungsabschnitt 25 des Spanneinrichtungsgrundkörpers 1 zu bewegen. Bei diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist der Gewindebolzen 4 einen Hauptgewindeabschnitt 43 an dessen einem Ende, einen zusätzlichen Gewindeabschnitt 41 an dessen anderem Ende und einen Anschlagflansch 42 auf, der sich um dessen Umfang herum erstreckt und zwischen dem Hauptgewindeabschnitt 43 und dem zusätzlichen Gewindeabschnitt 41 jeweils beabstandet zu diesen angeordnet ist. Ein Anschlagring 44 ist in der gestuften Durchgangsbohrung 281 der Abstützplatte 28 vorgesehen, mit einer axialen, mittigen Gewindebohrung 441, in die der zusätzliche Gewindeabschnitt 41 des Gewindebolzens 4 eingeschraubt ist, einer Mehrzahl von radialen Gewindebohrungen 442, die sich ausgehend von der axialen, mittigen Gewindebohrung 441 bis zum Umfang hin erstrecken und unter gleichmäßigen Winkelabständen zueinander angeordnet sind, sowie mit einer Mehrzahl von Positionierungs- bzw. Fixierungsschrauben 443, die jeweils in die radialen Gewindebohrungen 442 eingeschraubt sind und in den zusätzlichen Gewindeabschnitt 41 des Gewindebolzens 4 eingreifen (vgl. 7). Nach Einbau des Anschlagrings 44 und des Gewindebolzens 4 liegt der Anschlagflansch 42 an der Innseite der Abstützplatte 28 an und wird der Hauptgewindeabschnitt 43 des Gewindebolzens 4 in Eingriff mit der Gewindebohrung 31 der Gewindebolzenaufnahme 3 gehalten.
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Wie in den 4 bis 9 gezeigt, weist das ortsfeste Klemmbackenelement 5 eine Stufung 51 auf dessen Oberseite auf. Die Unterseite des ortsfesten Klemmbackenelements 5 ist in den Positionierungsausnehmungen 261 der Gleitführungsschiene 26 des Spanneinrichtungsgrundkörpers 2 befestigt. Wie in der 10 gezeigt, kann das ortsfeste Klemmbackenelement 5 alternativ auch als rechteckförmiger Block ohne die vorgenannte Stufe 51 ausgebildet sein.
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Wie in den 4 bis 9 gezeigt, weist das bewegliche bzw. verstellbare Klemmbackenelement 6 eine Stufe 61 auf dessen Oberseite auf. Die Unterseite des beweglichen Klemmbackenelements 6 ist in der Positionierungsnut 32 der Gewindebolzenaufnahme 3 befestigt. Wie in der 10 gezeigt, kann das bewegliche Klemmbackenelement 6 alternativ auch als rechteckförmiger Block ohne die vorgenannte Stufe ausgebildet werden.
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Bei Verwendung der vorgenannten hochgenau einstellbaren Parallel-Lineargleitführung mit Spanneinrichtung, wie dieser in den 12 und 13 gezeigt ist, wirkt die Schwalbenschwanz-Führungsnut 21 des Spanneinrichtungsgrundkörpers 2 mit der Schwalbenschwanz-Führungsschiene 11 des Gleitführungshalters 1 zusammen. Auf diese Weise können eine Mehrzahl von Spanneinrichtungen in einfacher Weise parallel zueinander auf dem Gleitführungshalter 1 montiert werden, um ein Werkstück zu halten, insbesondere eingespannt zu halten (es sei darauf hingewiesen, dass die Spanneinrichtung insbesondere aus einem Spanneinrichtungsgrundkörper 2, einer Gewindebolzenaufnahme 3, einem Gewindebolzen 4, einem ortsfesten Klemmbackenelement 5 und einem beweglichen Klemmbackenelement 6 besteht). Wie in der 14 gezeigt, können außerdem mehrere Gleitführungshalter 1, die jeweils mehrere Spanneinrichtungen tragen, auf einem Werktisch 1 parallel zueinander angeordnet werden oder um einen Werkzeughalter herum, um mehrere Werkstücke oder ein einzelnes Werkstück zu halten, insbesondere eingespannt zu halten.
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Eines der wichtigsten Merkmale der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass der positionierbare Spanneinrichtungsgrundkörper 2 hochgenau auf dem Gleitführungshalter 1 verstellt werden kann, was das Einstellungsproblem aufgrund der Beschränkung durch die Teilung der Zähne bei herkömmlichen Parallel-Lineargleitführungen mit Spanneinrichtung eliminiert. Wenn mehrere Gleitführungshalter 1 für eine Anwendung parallel zueinander angeordnet werden, wie dies in den 14 und 15 gezeigt ist, können mehrere Spanneinrichtungen auf die gleichen Koordinaten eingestellt werden, um die Werkstücke mit der gleichen Präzision zu halten. Außerdem wird gemäß der Erfindung der Gewindebolzen 4 dazu verwendet, um die Gewindebolzenaufnahme 3 und das bewegliche Klemmbackenelement 6 zu verstellen, sodass das ortsfeste Klemmbackenelement 5 und das bewegliche Klemmbackenelement 6 das Werkstück halten bzw. einspannen können. Die auf das Werkstück einwirkende Spannkraft und die Stabilität der hochgenau einstellbaren Parallel-Lineargleitführung mit Spanneinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung sind besser als bei der herkömmlichen Auslegung. Außerdem kann das bewegliche Klemmbackenelement 6 über einen vergleichsweise großen Verstellbereich verstellt werden, was die Einstellung der Position in Entsprechung zu der Größe des einzuspannenden Werkstücks erleichtert. Wie in der 15 gezeigt, sind die Stufe 51 des ortsfesten Klemmbackenelements 5 und die Stufe 61 des beweglichen Klemmbackenelements 6 dazu nützlich, um ein kleines oder schmales Werkstück 8 fest an einer vorbestimmten Position einzuspannen, was eine hochgenaue Einspannung ermöglicht.
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Ein Prototyp einer hochgenau einstellbaren Parallel-Lineargleitführung mit Spanneinrichtung ist mit den Merkmalen gemäß den 4 bis 15 hergestellt worden. Diese arbeitet gleichmäßig, zuverlässig und reibungsarm und stellt sämtliche Merkmale bereit, die vorstehend erörtert worden sind.